JPH077910A - リニア同期モータ - Google Patents
リニア同期モータInfo
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- JPH077910A JPH077910A JP31314992A JP31314992A JPH077910A JP H077910 A JPH077910 A JP H077910A JP 31314992 A JP31314992 A JP 31314992A JP 31314992 A JP31314992 A JP 31314992A JP H077910 A JPH077910 A JP H077910A
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- linear synchronous
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- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 37
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 41
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
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- Linear Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ２次側の発熱が少なく、安価に製作できる同
期モータを提供する。 【構成】 １次側の電機子巻線に加えて、１次側に界磁
巻線を設け、２次側には上記界磁巻線によって適宜磁界
を発生できる磁性体を設ける。１次及び２次の形状、構
造を変形することにより平板状、筒型又は平面型等のリ
ニア同期モータを構成できる。
期モータを提供する。 【構成】 １次側の電機子巻線に加えて、１次側に界磁
巻線を設け、２次側には上記界磁巻線によって適宜磁界
を発生できる磁性体を設ける。１次及び２次の形状、構
造を変形することにより平板状、筒型又は平面型等のリ
ニア同期モータを構成できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電機子巻線及び界磁巻
線を共に１次側に設けたことを特徴とするリニア同期モ
ータに関する。
線を共に１次側に設けたことを特徴とするリニア同期モ
ータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、リニアモータによる搬送装置や位
置決め装置、リニアサーボモータとしては、リニアイン
ダクションモータや永久磁石界磁型リニア同期モータが
用いられている。また、エレベータなどの垂直搬送装置
として、リニアインダクションモータが実用化されてい
る。
置決め装置、リニアサーボモータとしては、リニアイン
ダクションモータや永久磁石界磁型リニア同期モータが
用いられている。また、エレベータなどの垂直搬送装置
として、リニアインダクションモータが実用化されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来よりのリニアモータにあっては、次の如き問題
点があった。即ち、搬送、或いは位置決め装置等に用い
られているリニアインダクションモータにあっては、誘
導電流により推力を得るものであるため、効率及び力率
が悪く、かつ、位置決め精度も悪く、発熱などの問題が
ある。
如き従来よりのリニアモータにあっては、次の如き問題
点があった。即ち、搬送、或いは位置決め装置等に用い
られているリニアインダクションモータにあっては、誘
導電流により推力を得るものであるため、効率及び力率
が悪く、かつ、位置決め精度も悪く、発熱などの問題が
ある。
【０００４】また、従来の永久磁石型のリニア同期モー
タにあっては、電機子巻線により生ずる磁界と、永久磁
石による磁界との反発作用により推力を得る構成である
ため、軌道上に巻線又は永久磁石を全ストロークにわた
り配置しなければならない。従って、短ストロークの場
合は、コスト的にあまり問題とはならないが、ストロー
クが長くなるに従って巻線や永久磁石を配置するため非
常に高価になる等の問題がある。
タにあっては、電機子巻線により生ずる磁界と、永久磁
石による磁界との反発作用により推力を得る構成である
ため、軌道上に巻線又は永久磁石を全ストロークにわた
り配置しなければならない。従って、短ストロークの場
合は、コスト的にあまり問題とはならないが、ストロー
クが長くなるに従って巻線や永久磁石を配置するため非
常に高価になる等の問題がある。
【０００５】そこで、本発明は、２次側に巻線又は永久
磁石を必要とせず、低コストにて製作でき、従来の永久
磁石型同期モータと同等以上の性能を出すことができる
リニア同期モータを提供することを目的とする。
磁石を必要とせず、低コストにて製作でき、従来の永久
磁石型同期モータと同等以上の性能を出すことができる
リニア同期モータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、特許請求の範囲に記載の通りのリニア同期モ
ータを構成した。
本発明は、特許請求の範囲に記載の通りのリニア同期モ
ータを構成した。
【０００７】
【作用】本発明のリニア同期モータでは、２次側磁性体
に対し、１次側に設けた界磁巻線によって永久磁石を設
けたと同様の磁界を発生させる。
に対し、１次側に設けた界磁巻線によって永久磁石を設
けたと同様の磁界を発生させる。
【０００８】従って、長ストロークのリニア同期モータ
を安価に製作でき、２次側の発熱を極めて少なくするこ
とができる。
を安価に製作でき、２次側の発熱を極めて少なくするこ
とができる。
【０００９】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。図１は平板状のリニア同期モータの説明図、
図３は円筒状のリニア同期モータの説明図、図４は平面
型リニア同期モータの説明図である。図２は各実施例に
共通の電流及び位相関係を示す説明図である。
説明する。図１は平板状のリニア同期モータの説明図、
図３は円筒状のリニア同期モータの説明図、図４は平面
型リニア同期モータの説明図である。図２は各実施例に
共通の電流及び位相関係を示す説明図である。
【００１０】図１において、本例の平板状リニア同期モ
ータ１は、リニアモータの２次側を構成する帯状の直線
軌道（２次側作用体）２と、この軌道２上で往復移動さ
れる平板状の移動体（１次側作用体）３とで構成されて
いる。往復移動方向をＡで示す。
ータ１は、リニアモータの２次側を構成する帯状の直線
軌道（２次側作用体）２と、この軌道２上で往復移動さ
れる平板状の移動体（１次側作用体）３とで構成されて
いる。往復移動方向をＡで示す。
【００１１】直線軌道２は、非磁性体で帯状に形成され
た本体４の表面に、移動方向Ａに沿って複数の磁性体５
をボルト６で固定したものである。磁性体５は矩形の例
で示すが、任意形状であってよい。また、磁性体５は、
本体４に接着剤等を用いて固定することもできる。
た本体４の表面に、移動方向Ａに沿って複数の磁性体５
をボルト６で固定したものである。磁性体５は矩形の例
で示すが、任意形状であってよい。また、磁性体５は、
本体４に接着剤等を用いて固定することもできる。
【００１２】移動体３は、４極、１２スロットで構成さ
れ、各スロットには図示のように３相電機子巻線７と界
磁巻線８とが施されている。図中電機子巻線は英大文字
Ｕ，Ｖ，Ｗで、界磁巻線は英小文字ｕ，ｖ，ｗで示す。
各巻線は、電気角で１２０度ずつずらせた分布巻きとし
ている。
れ、各スロットには図示のように３相電機子巻線７と界
磁巻線８とが施されている。図中電機子巻線は英大文字
Ｕ，Ｖ，Ｗで、界磁巻線は英小文字ｕ，ｖ，ｗで示す。
各巻線は、電気角で１２０度ずつずらせた分布巻きとし
ている。
【００１３】図２に、各巻線７，８に流す励磁電流を示
す。電機子巻線電流には英大文字Ｕ，Ｖ，Ｗ、界磁巻線
電流には英小文字ｕ，ｖ，ｗの添字を付けて示す。各電
機子巻線電流ＩU ，ＩV ，ＩW は、それぞれ１２０度の
位相差を持つ。また界磁巻線電流Ｉu ，Ｉv ，Ｉw も１
２０度の位相差を持つ。
す。電機子巻線電流には英大文字Ｕ，Ｖ，Ｗ、界磁巻線
電流には英小文字ｕ，ｖ，ｗの添字を付けて示す。各電
機子巻線電流ＩU ，ＩV ，ＩW は、それぞれ１２０度の
位相差を持つ。また界磁巻線電流Ｉu ，Ｉv ，Ｉw も１
２０度の位相差を持つ。
【００１４】電機子巻線電流ＩU ，ＩV ，ＩW と界磁巻
線電流Ｉu ，Ｉv ，Ｉw との間には、９０度の位相差を
持たせている。
線電流Ｉu ，Ｉv ，Ｉw との間には、９０度の位相差を
持たせている。
【００１５】そこで、可動子としての移動体３がどの位
置にあっても、図２に示した２組の巻線の電流位相角が
９０度になるように位相制御すれば、電気子電流ＩU ，
ＩV，ＩW と界磁巻線電流Ｉu ，Ｉv ，Ｉw により磁性
体５が発生する磁束との間にフレミングの法則による推
力が発生する。
置にあっても、図２に示した２組の巻線の電流位相角が
９０度になるように位相制御すれば、電気子電流ＩU ，
ＩV，ＩW と界磁巻線電流Ｉu ，Ｉv ，Ｉw により磁性
体５が発生する磁束との間にフレミングの法則による推
力が発生する。
【００１６】Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各コイルの位置での界
磁巻線による磁束密度をＢU ，ＢV，ＢW 、電気角を
θ、Ｂm を最大磁速密度とすると、 ＢU ＝Ｂm cos θ ＢV ＝Ｂm cos （θ−１２０°） ＢW ＝Ｂm cos （θ−２４０°） …（１） となる。
磁巻線による磁束密度をＢU ，ＢV，ＢW 、電気角を
θ、Ｂm を最大磁速密度とすると、 ＢU ＝Ｂm cos θ ＢV ＝Ｂm cos （θ−１２０°） ＢW ＝Ｂm cos （θ−２４０°） …（１） となる。
【００１７】電機子巻線電流ＩU ，ＩV ，ＩW は、Ｉm
を最大電流とすると、 ＩU ＝Ｉm cos θ ＩV ＝Ｉm cos （θ−１２０°） ＩW ＝Ｉm cos （θ−２４０°） …（２） であるから、発生推力Ｆは、
を最大電流とすると、 ＩU ＝Ｉm cos θ ＩV ＝Ｉm cos （θ−１２０°） ＩW ＝Ｉm cos （θ−２４０°） …（２） であるから、発生推力Ｆは、
【数１】 Ｆ＝Ｋ（ＢU ・ＩU ＋ＢV ・ＩV ＋ＢW ・ＩW ）＝Ｋ1 Ｂm Ｉm …（３） となる。
【００１８】以上により、本例の平板状リニア同期モー
タ１は、界磁巻線８により、磁性体５に適宜磁界を発生
させることができ、これに電機子巻線７が作る磁界との
作用により、推力Ｆにて移動体３を方向Ａ上で任意の方
向に駆動することができる。移動体３に適宜エンコーダ
等位置検出器を設け、位置及び速度を管理すれば、位置
及び速度のフィードバック制御を行い得て、高精度の位
置決め制御装置としても利用することができる。
タ１は、界磁巻線８により、磁性体５に適宜磁界を発生
させることができ、これに電機子巻線７が作る磁界との
作用により、推力Ｆにて移動体３を方向Ａ上で任意の方
向に駆動することができる。移動体３に適宜エンコーダ
等位置検出器を設け、位置及び速度を管理すれば、位置
及び速度のフィードバック制御を行い得て、高精度の位
置決め制御装置としても利用することができる。
【００１９】図１の例では、１次側の作用体３を移動体
としたが、作用体３を固定し、２次側作用体２を移動体
とすることもできる。
としたが、作用体３を固定し、２次側作用体２を移動体
とすることもできる。
【００２０】他の実施例を示す図３において、本例の円
筒状リニア同期モータ９は、棒状の２次側作用体１０
と、この作用体１０に貫通され、この作用体１０の延伸
方向Ｂに沿って相対的に移動可能の１次側作用体１１と
で構成される。方向Ｂ上での移動は相対的なものである
が、本例では、１次側作用体１１が移動するものとし、
これを移動体１１と呼ぶ。
筒状リニア同期モータ９は、棒状の２次側作用体１０
と、この作用体１０に貫通され、この作用体１０の延伸
方向Ｂに沿って相対的に移動可能の１次側作用体１１と
で構成される。方向Ｂ上での移動は相対的なものである
が、本例では、１次側作用体１１が移動するものとし、
これを移動体１１と呼ぶ。
【００２１】前記２次側作用体１０は棒状の非磁性体か
ら成るシャフト１２に、比較的幅の広いドーナツ状の磁
性体リング１３と、比較的幅の狭いドーナツ状の非磁性
体リング１４とを交互に嵌装し、ナット１５で締付け固
定して構成される。一方、前記移動体１１には、図１及
び図２で示したと同様の電機子巻線１６及び界磁巻線１
７が巻かれており、電機子巻線１７によって磁化される
磁極の内面は、前記磁性体リング１３の外周面に対しギ
ャップＧをもって対向配置されている。このために、円
筒状の移動体１１の両端面には、例えばボールブッシュ
等による軸受１８が設けられ、１次側作用体の外周面に
沿って移動体１１を移動可能としている。移動体１１に
は、その移動位置を検出するためのエンコーダ等位置検
出器が設けられている。
ら成るシャフト１２に、比較的幅の広いドーナツ状の磁
性体リング１３と、比較的幅の狭いドーナツ状の非磁性
体リング１４とを交互に嵌装し、ナット１５で締付け固
定して構成される。一方、前記移動体１１には、図１及
び図２で示したと同様の電機子巻線１６及び界磁巻線１
７が巻かれており、電機子巻線１７によって磁化される
磁極の内面は、前記磁性体リング１３の外周面に対しギ
ャップＧをもって対向配置されている。このために、円
筒状の移動体１１の両端面には、例えばボールブッシュ
等による軸受１８が設けられ、１次側作用体の外周面に
沿って移動体１１を移動可能としている。移動体１１に
は、その移動位置を検出するためのエンコーダ等位置検
出器が設けられている。
【００２２】そこで、各巻線１６，１７に図２に示すよ
うな励磁電流ＩU ，ＩV ，ＩW ，Ｉu ，Ｉv ，Ｉw を与
え、移動体１１の各移動位置に応じて磁性体リング１３
を適宜磁化し、移動体１１を方向Ｂ上で任意の方向に移
動させることができる。
うな励磁電流ＩU ，ＩV ，ＩW ，Ｉu ，Ｉv ，Ｉw を与
え、移動体１１の各移動位置に応じて磁性体リング１３
を適宜磁化し、移動体１１を方向Ｂ上で任意の方向に移
動させることができる。
【００２３】さらに他の実施例を示す図４において、本
例の平面型リニア同期モータ１XYは、（ａ）図に示す１
次側作用体としての移動体１９を、（ｂ）図に示す２次
側作用体としての平面軌道２０上に配置したものであ
る。（ｃ）図は（ｂ）図のＣ−Ｃ断面図である。
例の平面型リニア同期モータ１XYは、（ａ）図に示す１
次側作用体としての移動体１９を、（ｂ）図に示す２次
側作用体としての平面軌道２０上に配置したものであ
る。（ｃ）図は（ｂ）図のＣ−Ｃ断面図である。
【００２４】図示のように、平面軌道２０は、非磁性体
で形成される平面板２１上に碁盤目状に磁性体２２を配
列したものである。各磁性体２２は、平面板２１に対し
ボルトで固定してもよく、接着剤等で固定してもよい。
また、移動体１９は、図１で示したような平板状の移動
体（モータ）をＸ軸方向に２個（１９−１，１９−
２）、Ｙ軸方向に２個（１９−３，１９−４）、合計４
個井桁状に配列し、機械的に結合したものである。１次
側と２次側間のエアーギャップの保持は、図示省略のエ
アーベアリングや機械的軸受によってなされる。各モー
タ１９−１，１９−２，１９−３，１９−４の配列は、
図示のものに限定されないが、ＸＹ平面上で、Ｘ方向、
Ｙ方向への作動が均等になるよう対称配置される。本例
の配置では、例えば平面板２０の９個の磁性体２２−１
〜２２−９上にあるとき、移動体１９−１の下には磁性
体２２−２と２２−３があり、移動体１９−２の下には
磁性体２２−７と２２−８があり、移動体１９−３の下
には磁性体２２−６と２２−９があり、移動体１９−４
の下には磁性体２２−１と２２−４があるようになる。
で形成される平面板２１上に碁盤目状に磁性体２２を配
列したものである。各磁性体２２は、平面板２１に対し
ボルトで固定してもよく、接着剤等で固定してもよい。
また、移動体１９は、図１で示したような平板状の移動
体（モータ）をＸ軸方向に２個（１９−１，１９−
２）、Ｙ軸方向に２個（１９−３，１９−４）、合計４
個井桁状に配列し、機械的に結合したものである。１次
側と２次側間のエアーギャップの保持は、図示省略のエ
アーベアリングや機械的軸受によってなされる。各モー
タ１９−１，１９−２，１９−３，１９−４の配列は、
図示のものに限定されないが、ＸＹ平面上で、Ｘ方向、
Ｙ方向への作動が均等になるよう対称配置される。本例
の配置では、例えば平面板２０の９個の磁性体２２−１
〜２２−９上にあるとき、移動体１９−１の下には磁性
体２２−２と２２−３があり、移動体１９−２の下には
磁性体２２−７と２２−８があり、移動体１９−３の下
には磁性体２２−６と２２−９があり、移動体１９−４
の下には磁性体２２−１と２２−４があるようになる。
【００２５】上記の構成において、移動体１９をＸ軸方
向に移動させる場合には、Ｘ軸モータ１９−１，１９−
２だけを移動させればよい。同様に移動体１９をＹ軸方
向に移動させたい場合には、Ｙ軸モータ１９−３，１９
−４だけを移動させればよい。さらに、任意のＸ，Ｙ方
向へ移動させるためには、Ｘ軸モータ１９−１，１９−
２と、Ｙ軸モータ１９−３，１９−４の移動速度を変化
させればよい。
向に移動させる場合には、Ｘ軸モータ１９−１，１９−
２だけを移動させればよい。同様に移動体１９をＹ軸方
向に移動させたい場合には、Ｙ軸モータ１９−３，１９
−４だけを移動させればよい。さらに、任意のＸ，Ｙ方
向へ移動させるためには、Ｘ軸モータ１９−１，１９−
２と、Ｙ軸モータ１９−３，１９−４の移動速度を変化
させればよい。
【００２６】なお、移動体１９は、一つの平面軌道２０
に対し複数設けることができる。このようにすれば、広
い平面上を複数の移動体が任意の位置へ任意の速度で移
動する如きロボットシステムを構築できる。また、本例
の平面型リニア同期モータ１XYは、平面板２１上に磁性
体２２を碁盤目状に配列しただけの構造であるので、通
路上に碁盤目状に磁性体２２を貼付け、その上を自走式
のモータ１９を移動させることにより、各種搬送システ
ム等を構築できる。
に対し複数設けることができる。このようにすれば、広
い平面上を複数の移動体が任意の位置へ任意の速度で移
動する如きロボットシステムを構築できる。また、本例
の平面型リニア同期モータ１XYは、平面板２１上に磁性
体２２を碁盤目状に配列しただけの構造であるので、通
路上に碁盤目状に磁性体２２を貼付け、その上を自走式
のモータ１９を移動させることにより、各種搬送システ
ム等を構築できる。
【００２７】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、適宜の設計的変更を行うことにより、適宜態様
で実施し得るものである。
はなく、適宜の設計的変更を行うことにより、適宜態様
で実施し得るものである。
【００２８】
【発明の効果】以上の通り、本発明は特許請求の範囲に
記載の通りのリニア同期モータであるので、界磁巻線及
び電機子巻線が１次側だけにあり、さらに、２次側は簡
単な構造となっているため、長ストロークのリニア同期
モータが安価に構成できる。また、２次側での発熱が極
めて少ないため、高効率で作動でき、高精度な位置決め
ができる。
記載の通りのリニア同期モータであるので、界磁巻線及
び電機子巻線が１次側だけにあり、さらに、２次側は簡
単な構造となっているため、長ストロークのリニア同期
モータが安価に構成できる。また、２次側での発熱が極
めて少ないため、高効率で作動でき、高精度な位置決め
ができる。
【図１】本発明の一実施例に係る平板状リニア同期モー
タの断面説明図。
タの断面説明図。
【図２】電機子巻線及び界磁巻線に流される３相電流の
位相関係を示す説明図。
位相関係を示す説明図。
【図３】本発明の他の実施例に係る円筒状リニア同期モ
ータの断面説明図。
ータの断面説明図。
【図４】本発明のさらに他の実施例に係る平板型リニア
同期モータの構造を示す説明図で、（ａ）図は１次側作
用体（移動体）の平面配置図、（ｂ）図は２次側作用体
（軌道）の平面図、（ｃ）図は（ｂ）図のＣ−Ｃ断面
図。
同期モータの構造を示す説明図で、（ａ）図は１次側作
用体（移動体）の平面配置図、（ｂ）図は２次側作用体
（軌道）の平面図、（ｃ）図は（ｂ）図のＣ−Ｃ断面
図。
１ 平板状リニア同期モータ ２ 直線軌道（２次側作用体） ３ 移動体（１次側作用体） ５ 磁性体 ７ 電機子巻線 ８ 磁界巻線 ９ 円筒状リニア同期モータ １XY 平面型リニア同期モータ
Claims (4)
- 【請求項１】 ｎ相の電機子巻線を備えた１次側作用体
と適宜磁界を発生する２次側作用体とを有し、フレミン
グの左手の法則によって相互に作用する磁力の反発ない
し吸引作用により、１次又は２次側作用体を他の作用体
に対して直線移動させるリニア同期モータおいて、 前記１次側作用体に、前記２次側作用体に前記磁界を発
生させるためのｎ相の界磁巻線を設け、 前記２次側作用体に、前記１次側作用体の界磁巻線への
通電に応じ、前記磁界を発生させるための磁性体を設け
たことを特徴とするリニア同期モータ。 - 【請求項２】 請求項１において、前記リニア同期モー
タは、帯状の２次側作用体と、この作用体上で相対的に
直線移動可能の平板状の１次側作用体とで構成されるこ
とを特徴とする平板状リニア同期モータ。 - 【請求項３】 請求項１において、前記リニア同期モー
タは、棒状の２次側作用体と、この作用体に貫通され、
その延伸方向に沿って相対的に移動可能の筒状の１次側
作用体とで成り、 前記２次側作用体は、非磁性体から成る軸上に磁性体リ
ングと非磁性体リングとを交互に嵌装されて形成される
ことを特徴とするリニア同期モータ。 - 【請求項４】 請求項１において、前記リニア同期モー
タは、直交２軸を備えた２次側作用体としての平面軌道
と、この軌道上で平面移動する１次側作用体としての平
板状の移動体から成り、 前記平面軌道は、非磁性板上に、任意形状の磁性体を碁
盤目状に配置して形成されることを特徴とするリニア同
期モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31314992A JPH077910A (ja) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | リニア同期モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31314992A JPH077910A (ja) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | リニア同期モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH077910A true JPH077910A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=18037701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31314992A Pending JPH077910A (ja) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | リニア同期モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077910A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003047230A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-14 | Ricoh Microelectronics Co Ltd | リニアモータを用いた駆動装置、ビーム加工装置 |
-
1992
- 1992-11-24 JP JP31314992A patent/JPH077910A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003047230A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-14 | Ricoh Microelectronics Co Ltd | リニアモータを用いた駆動装置、ビーム加工装置 |
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